Añadir título¿Cómo producen electricidad los paneles solares?

Los módulos fotovoltaicos son la base de un sistema de generación eléctrica por energía solar, estos son los responsables de la generación de electricidad a partir del sol.

Se instalan ya sea en techos, cubiertas o en piso (ver: Sistemas) y son particularmente resistentes a las condiciones medioambientales, capaces de soportar desde cargas de nieve hasta granizo*. Existen varios tipos disponibles y su características y cantidad determinarán la potencia de salida de su sistema fotovoltaico.

¿Cómo producen electricidad los paneles solares?

Los módulos fotovoltaicos (Módulos FV) convierten la luz solar en energía eléctrica a través del efecto fotoeléctrico (llamado comúnmente fotovoltaico).

¿Cómo se componen los módulos fotovoltaicos?

Las celdas solares se conectan en arreglos de celdas en serie, estos arreglos se encapsulan para formar un módulo. Típicamente están protegidos en uno de los lados por un panel de vidrio templado, y en el otro por una lámina de polímero (Backsheet), todo esto en dentro de un marco de aluminio que otorga rigidez al módulo.

O bien por vidrio templado enfrente y otro vidrio templado por atrás, con un marco de aluminio distinto o prácticamente inexistente ya que el vidrio templado le otorga la rigidez al módulo.

Los rayos del sol penetran por esas capas transparentes hasta llegar a las celdas solares. Las celdas solares que componen  cada panel son las responsables de esta conversión a través del conocido efecto fotoeléctrico.

El efecto fotovoltaico es el efecto fotoeléctrico caracterizado por la producción de una corriente eléctrica entre dos piezas de material diferente que están en contacto y expuestas a la luz o, en general, a una radiación electromagnética.

El efecto fotovoltaico consiste en convertir la luz solar en energía eléctrica por medio de las células fotovoltaicas. Estas células son unos dispositivos semiconductores elaborados a base de silicio puro con adición de impurezas de ciertos elementos químicos. Las células fotovoltaicas son capaces de generar electricidad en corriente continua, utilizando como fuente la radiación solar.

Sin embargo este texto no busca adentrarse a detalle.

El efecto fotoeléctrico fue descubierto por Heinrich Hertz en 1887 por accidente, al tratar de probar la teoría de Maxwell sobre la radiación electromagnética, pero fue Einstein quien recibió el Premio Nobel en 1921, por su deducción del efecto fotoeléctrico.  Herzt comprobó que la chispa utilizada en su experimento era más intensa al ser expuesta a un rayo de luz ultravioleta, pero desconocía las causas ni propuso ninguna explicación teórica sobre dicho efecto. Más de una década después  se probó que la luz ultravioleta provocaba que los electrones fueran expulsados de su superficie metálica, conociéndose así el fenómeno de foto-emisión de electrones. Einstein trabajó sobre estos hallazgos demostrando que la energía cinética transmitida a los electrones foto-emitidos , no dependía de la intensidad de la luz incidente pero sí de su frecuencia. El efecto fotoeléctrico es la emisión de electrones de una superficie metálica cuando ésta es iluminada por luz.

¿60 o 72 celdas?

Al día de hoy existen aún módulos de 60 (6×10) celdas, los cuales típicamente tienen una capacidad máxima de 275W. Son más pequeños 1650x990x35 mm.

Los módulos de 72 celdas (6×12) celdas, obviamente tienen dimensiones mayores (2005 x 1001 x 30/42 mm) y por tanto mayores potencias, hoy en día este es el formato formato estándar en el mercado y con el cual podemos llegar hasta potencias de 400W.

¿Policristalino vs Monocristalino?

Existen dos tipos de celdas actualmente:

1. Silicio monocristalino, este tipo de celda tiene una estructura cristalina ordenada, con cada átomo idealmente situada en una posición pre-ordenada y muestra un comportamiento predecible y uniforme.
   El silicio pasa a través de varios ciclos de filtración intensiva lenta con la energía y los procesos de separación y por lo tanto es el tipo más costoso de silicio. Estas celdas normalmente se crean en una forma circular o un “cuadrado-sin-esquinas. Esto es porque, cuando se cultivan a partir de un lingote, la única manera de crear estructuras cristalinas de alta pureza es extruido del líquido fundido y la gravedad hace el resto, con respecto a la creación de un bloque cilíndrico de que las celdas más pequeñas se cortan.
2. Silicio policristalino, este tipo de celda contiene varias regiones de silicio cristalino que se mantienen juntas a través de un enlace covalente y separados por ‘límites de grano. El silicio pasa a través de un menor número de ciclos de filtración intensiva de energía que los procesos de separación de las células monocristalinas y por lo tanto son un material menos costoso para los fabricantes.
   Estas celdas son fabricadas en una forma cuadrada. Esto es debido a que el líquido fundido en los lingotes (cuadrado) no es para ser extruido o ir a través de otro proceso, sino para producir un bloque de silicio fuera de los cuales las pequeñas células son cortadas. (Las uniones entre los granos tiene un efecto interesante en la eficiencia de la celda solar.

 Ambas celdas gozan de la misma garantía y de la misma calidad. Su diferencia reside en que las células policristalinas tienen un rendimiento de entre el 12 al 16% y las monocristalinas entre el 16 y 20% .

Hasta hace unos años los módulos “monocristalinos” eran altamente costosos y por tanto poco comunes, hoy en día el precio es solo una diferencia de centavos por cada watt de potencia sobre los módulos policristalinos, la diferencia en eficiencia también se ha ido reduciendo entre ambas tecnologías.

Vamos, si unos cuantos dólares por módulo más no son problema, lo ideal es siempre escoger monocristalino, particularmente en la franja norte del país donde las temperaturas son sumamente elevadas y cambiantes. Las celdas monocristalinas se comportan mejor en este tipo de climas.

Mientras que en el sur del centro, sur del país las celdas policristalinas son suficientes, ya que los cambios de temperatura son pocos.

¿Qué módulo escoger? ¿Vidrio-Vidrio o Vidrio-Polímero? ¿Policristalino vs Monocristalino?

Lo primero que hay que preguntarse es:

• ¿Cómo es mi consumo de electricidad? ¿Cuáles son mis hábitos?
• ¿Qué nivel de ese consumo quiero cubrir?
• ¿De qué material es mi techo cubierta?
• ¿Dónde estará ubicado mi sistema fotovoltaico?
• Finalmente, ¿qué es lo que me importa más, precio o calidad?

Aparte de la cantidad de energía que pueden producir, la resistencia a los factores medioambientales desempeña un papel importante a la hora de fabricar los módulos fotovoltaicos.

Los módulos vidrio-polimero son una construcción tradicional con un panel de vidrio templado de cara al sol y un compuesto de polímero en la otra cara del panel.

Los módulos vidrio-vidrio, sin embargo, llevan un vidrio templado de protección en ambos lados. Los módulos vidrio-vidrio son extremadamente resistentes al clima, muy duraderos, y tienen un rendimiento más alto. A pesar del panel de vidrio adicional, los módulos vidrio-vidrio son comparables en peso a los módulos tradicionales y es igual de sencilla su instalación.

Garantías

Le recomendamos leer nuestro artículo: Clasificación Tier-1.

Las garantías estándar de módulos fotovoltaicos (Tier-1):

• 10 años por defectos de fabrica
• 25 años producción solar, es decir, al año 25 de haberse instalado el panel, deberá seguir produciendo al menos un 80.2% de su capacidad nominal.

Categoría Premium

Sin embargo existen módulos que no aparecen en la Lista Tier-1 y son por mucho mejores en cuanto a rendimiento, calidad y durabilidad y que tienen mejores garantías, a estos se les considera PREMIUM, por ejemplo los módulos de la marca coreana LG:

• 25 años de garantía de producción
• 25 años de garantía de producto
• Eficiencias mayores al 20%
• Mayor densidad de energía, por ejemplo 365W en 60 celdas (módulos más pequeños a los estándar de 72 celdas)

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